الصب بالجاذبية مقابل الصب بالضغط: أيهما أفضل؟

إدخال الصب بالجاذبية

الصب بالجاذبية هي عملية حقن المعدن المنصهر في قالب تحت قوة الجاذبية، وتُعرف أيضاً باسم الصب بالجاذبية.

يشمل التعريف الأوسع للصب بالجاذبية طرقًا مختلفة، بما في ذلك الصب بالقالب الرملي والصب بالقالب المعدني والصب بالقالب المقطوع والصب بالقالب المختفي والصب بالقالب الطيني.

ومع ذلك، وبمعنى أضيق، يشير الصب بالجاذبية على وجه التحديد إلى صب القالب المعدني.

صب القوالب المعدنية هي تقنية حديثة تستخدم تقنية مقاومة للحرارة سبائك الصلب لإنشاء القوالب.

عادةً ما يتم سكب المعدن السائل في البوابة يدويًا، ويتم إنتاج المنتج النهائي عن طريق ملء تجويف القالب، والتنفيس، والتبريد، وفتح القالب من خلال قوة وزن المعدن السائل.

وتتضمن العملية الخطوات التالية: الصهر، وصب المادة في القالب، والتنفيس، والتبريد، وفتح القالب، والمعالجة الحرارية، والمعالجة الحرارية، والمعالجة اللاحقة.

فيما يلي خصائص الصب بالجاذبية:

• يحتوي الصب على عدد قليل من المسام، مما يسمح بالمعالجة الحرارية. ويؤدي ذلك إلى تحسن كبير في القوة، بما يفوق قوة منتجات الصب بالقالب.
• المنتج ذو كثافة منخفضة. نظرًا لقولبته ذاتية الوزن، تكون الكثافة أقل من كثافة صب القوالبمما ينتج عنه قوة أقل قليلاً ولكن استطالة أعلى.
• تشطيب سطح المنتج ليس مثاليًا. يمكن أن يتسبب التبريد والانكماش في تكوين حفر مماثلة لتلك الناتجة عن السفع بالخردق.
• عملية التعبئة بطيئة وكفاءة الإنتاج منخفضة. وبكفاءة تبلغ 1/4 فقط من عملية الصب بالضغط العالي، تكون تكلفة المنتج أقل.
• يتميز القالب بعمر خدمة أطول وتكلفة أقل مقارنةً بالقالب المصبوب.
• العملية واضحة ومباشرة.
• الصب بالجاذبية غير مناسب لإنتاج الأجزاء ذات الجدران الرقيقة.

Iإدخال الصب بالضغط العالي

ينقسم الصب بالضغط إلى فئتين: الصب بالضغط العالي والصب بالضغط المنخفض.

الصب بالضغط العالي هي تقنية الصب بالضغط العالي حيث يتم صب السبيكة المنصهرة بسرعة في تجويف قالب فولاذي داخل غرفة الضغط، وتتصلب تحت ضغط عالٍ.

(1) يتم ملء السائل المعدني في التجويف تحت الضغط ويتصلب من خلال التبلور، وعادةً ما يكون الضغط في نطاق 15-100 ميجا باسكال.

(2) يتم ملء السائل المعدني في التجويف بسرعة عالية، بسرعات تتراوح بين 10-50 م/ث وفي بعض الحالات، تتجاوز 80 م/ثانية، والتي يتم إدخالها من خلال البوابة الداخلية. وينتج عن ذلك وقت ملء قصير جدًا للسائل المعدني، عادةً ما يتراوح بين 0.01 و0.2 ثانية فقط، اعتمادًا على حجم الصب.

تشمل ميزات الصب بالضغط العالي ما يلي:

• تعبئة سريعة وإنتاج فعال.
• ينتج عن القولبة بالضغط العالي منتج ذو كثافة وقوة وصلابة سطحية عالية، ولكن استطالة منخفضة.
• تشطيب سطح ممتاز، يصل عادةً إلى Ra6.3 وفي بعض الحالات يصل إلى Ra1.6.
• القدرة على إنتاج أجزاء بسماكات جدران رقيقة، حيث إن صب الألومنيوم بالقالب له القدرة على الوصول إلى سماكة جدار تبلغ 0.5 مم.
• التعبئة السريعة تزيل تدخل الغازات الداخلية، مما ينتج عنه منتج ذو مسامية منخفضة.
• لا يتطلب الصب بالضغط العالي معالجة حرارية، حيث إن الغاز الداخلي يتمدد أثناء المعالجة الحرارية مسببًا عيوبًا مثل الانتفاخ أو التشقق.
• تعتبر بدلات المعالجة الصغيرة ضرورية (من الناحية المثالية أقل من 0.25 مم)، حيث أن المعالجة المفرطة يمكن أن تتلف الطبقة السطحية الكثيفة وتكشف عن المسام الداخلية، مما يقلل من قوة المنتج.

ومع ذلك، فإن الصب بالضغط العالي له تكاليف عالية للقالب وعمر منخفض للقالب.

Iإدخال الصب بالضغط المنخفض

تتم عملية تقنية الصب بالضغط المنخفض على النحو التالي: يتم إدخال هواء جاف مضغوط في البوتقة أو الخزان المختوم. وتحت تأثير ضغط الغاز، يرتفع المعدن السائل على طول الناهض إلى داخل البوتقة، ويدخل تجويف القالب بسلاسة. يتم الحفاظ على ضغط الغاز على مستوى السائل في البوتقة حتى يتصلب الصب بالكامل.

بعد التصلب، يتم تحرير ضغط الغاز على سطح السائل، مما يؤدي إلى تدفق المعدن السائل في الناهض إلى البوتقة.

وأخيراً، يتم فتح القالب وإزالة الصب.

يختلف الصب بالضغط المنخفض اختلافًا كبيرًا عن الصب بالضغط العالي من حيث المعدات والعملية وأداء المنتج.

يكون الضغط المطبق في الصب بالضغط المنخفض منخفضًا نسبيًا، ويتراوح عادةً من 20 إلى 60 كيلو باسكال، ويتم توفير مصدر الضغط بواسطة الغاز.

ونظرًا لانخفاض الضغط، يكون ملء المنتج أبطأ وكفاءة الإنتاج أقل، ومع ذلك، يتم تحسين مسامية المنتج، مما يسمح له بالخضوع للمعالجة الحرارية.

وبشكل عام، فإن الصب بالضغط المنخفض هو توازن بين مزايا الصب بالضغط العالي والصب بالجاذبية.

مقارنة المزايا والعيوب

قوة سبائك الألومنيوم يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا بسبب الاختلافات في المواد الخام. من ناحية أخرى، تتمتع منتجات الصب بالقالب بكثافة وقوة عالية بسبب تشكيلها تحت ضغط عالٍ. على سبيل المثال، تتمتع منتجات A380 المصبوبة بالقالب بقوة 360 ميجا باسكال واستطالة 3.71 تيرابايت 3 تيرابايت فقط.

تتميز منتجات الصب بالجاذبية عمومًا بقوة أقل مقارنة بمنتجات الصب بالقالب. على سبيل المثال، تتمتع ZL101A بقوة 310 ميجا باسكال بعد المعالجة الحرارية، ولكن مع استطالة تبلغ 5-6%. وهناك أيضًا مواد، مثل ZL201a وZL204a، ذات قوة أعلى من 380 ميجا باسكال.

عند اختيار عملية الإنتاج، يكون سمك جدار المنتج هو الاعتبار الرئيسي. عملية الصب بالضغط العالي هي عملية عالية الكفاءة ويجب أن تكون الخيار الأول طالما أن عملية الإنتاج وأداء المنتج يلبي المتطلبات. ومع ذلك، إذا كان سمك جدار المنتج أكبر من 8 مم، فقد لا يلبي الصب بالضغط العالي متطلبات القوة المطلوبة بسبب المسام الداخلية، وفي هذه الحالة يمكن النظر في الصب بالجاذبية أو الصب بالضغط المنخفض.